Vl2: Bakterienflora, Vorkommen, Bedeutung Funktionem

Haut

Mundhühle

Respirationstrakt

Magen/Darmtrakt

Urogentialtrakt

etwa 2 m2

Mikrohabitate - sauber  schmutzig - trocken  feucht...

relativ sauer (Fett- und Milchsäuren)

10 bis maximal 1000 MO ́s pro cm2

hohe Zahlen in Talk- und Schweißdrüsen ( Nährstoffe)

feuchte Stellen - Fußsohlen, Achseln, Leistengegend, ... (bis 106/cm2)

gram-positive Mischflora

Wetter, Alter, Hygiene, med. Behandlungen

Zähne: Raum zur Ansiedlung

reichlich Nährstoffe

Streptococcen, Fusobacterium

Plaque: Polymermatrix - anaerobe/mikroaerophile B. - organ. Säuren -> Karies

Bei 400 – 900 Mikroorganismen pro Kubikmeter Raumluft und ca. 6 Liter Atemluft/min werden täglich ungefähr

8.000 Mikroorganismen

eingeatmet

Oberer Respirationstrakt

- Staph. aureus, S. pneumoniae, S. pyogenes

Unterer Respirationstrakt: (Tracheen, Bronchien, Lunge) - Normalerweise steril

Abtransport durch Schleim und Cilien

Vitaminsynthese (B-Gruppe, K)

Gasproduktion (CO2, CH4, H2S) und Geruchsbildung

Nitratreduktion / Nitritbildung – Nitrosamine

Bildung organischer Säuren (Essig-, Propion-, Buttersäure)

Hydrolyse von Polymeren

Steroid-Metabolismus (Oxidationen, Reduktionen, etc.)

Metabolismus von Antibiotika / Chemotherapeutika

Blase/Harnleiter: steril

Harnröhre: fakultativ anaerobe MO ́s

Opportunistisch Pathogene (Bsp. E. coli)

fortlaufender Harnstrom

Corynebakterien, Staphylococcen, Ureaplasma-Arten

Vagina: Milchsäurebakterien (Lactobacillus  Ansäuerung, pH 4 )

Hefen, Streptococcen, Corynebakterien -> bei Frauen

Anti-Baby-Pille: weniger Glykogen, weniger Säure -> Gonorrhoe (=Tripper)

Liquor, Blut, innere Organe, Bauchraum, usw. weitgehend steril

Der Mensch ist besiedelt von Mikroorganismen

• 1-3% unseres Gewichtes entspricht prokaryotischer Zellmasse

• ~100 Billionen Bakterien, die meisten im Verdauungstrakt

Defniiton:

• Das mikrobiom ist die Gesamtheit aller einen Organismus besiedelnder Mikroorganismen. Dazu gehören Bakterien, Eukaryoten und Viren.

1. Metabolische Funktion

• Synthese von Vitaminen der B-Klasse; K2 und Folat

• Verbessern Abbau von Nährstoffen

2. Kolonisationresistenz

• Konkurrenz um Nährstoffe verhindert die Ansiedlung von opportunistischen Mikroben

3. Stimulation des immunsystems

4. Nahrung: Vorverdauen von Polymeren und Bildung von Vitaminen

Zusammensetzung des Mikrobioms bildet ein Netzwerk von einzelnen Komponenten, welches komplexe Nährstoffe in einfache Verbindungen aufschließt

Definition: Erreger, welche auch im gesunden Zustand in geringer Keimzahl existent sind

Eine primäre Erkrankung oder Veränderung, z.B. des Mikrobioms (z.B. durch Antibiose) eine Schwächung des Immunsystems (häufig bei AIDS) erlaubt die Zunahme der Abundanz eines Opportunisten und damit die Entwicklung seiner Virulenz.

Pneumocystis bei AIDS Patienten

Clostridium difficile nach Antibiose

Gesundes Mikrobiom:

• Normale Darmflora steht in Konkurrenz zu C. difficile.

• Daraus resultiert niedrige C. difficile Keimzahl

Ungesundes Mikrobiom:

• Normale Darmflora wird durch Antibiose zurückgedrängt

• Vermehrung von C. difficile & Produktion von Toxinen welche Darmepithelzellen abtöten.

• Symptome:

  Durchfall, Entzündung des Darms

keine lineare trophische Beziehung

Bakterielle Substanzen modulieren die stärke und Antwort des mukosalen Immunsystems: Gleichgewicht zwischen TReg und Th17

Aktuell: Next generation Sequencing erlaubt erstmals sehr genaue Beschreibungen des Mikorbioms: Bsp.: Human Micorbiome Project

Unterschiede zwischen Individuen z.B. aufgrund der Ernährung

Zeitliche Dynamik

• tägliche DynamikGeburt

• Erwachsenenalter

Persistente, meist nicht reversible veränderte Zusammensetzung des Mikrobioms.

Eine Dysbiose liegt dann vor, wenn eine (krankhafte) Veränderung des Mikrobioms sich nicht von selbst normalisiert

Die molekularen Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und Wirt sind oft unverstanden. Oft sind Dysbiosen mit Phänotypen des Wirts assoziiert.

Erkennung einer Dysbiose ist schwierig wegen der generellen Mikrobiomdynamik.

operative eingriffe

Antibiotikatherapie

Hormontherapie

Antitumor-Chemotherapie

Lysozym, Konkurrenz der eigenen Mikroflora, Haut, schneller pH-Wechsel im Körper, Spülung der harnwege, Säuregehalt im Magen, Schleim- und Fresszellen in Lumge, Blutproteine, Schleim und Cilienauskleidung der Oberfläche der Luftröhre

Durch die vier Henle/Koch-Postulate

opportunistische Krankheitserreger

“Ausscheider” ohne Symptome

Erreger z.T. nicht oder nur schwer kultivierbar

Erreger ausschließlich humanpathogen

• Nachweis von spezifischen Antikörpern •

Nachweis von Erregerantigenen •

Nachweis von Nukleinsäure-Sequenzen

(Kontakt mit Pathogen)

Adhäsion -> an Haut oder Schleimhaut

Invasion (Eindringen) -> durch das Epithel

Etablierung (Besiedlung) -> produktion von Virulenzfaktoren

Schädigung

• Toxizität (Toxineffekte lokal oder systemisch)

• Invasivitöt (weiteres Wachstum am Ursprungsort oder an entfernten Stellen)

spezifische Wechselwirkung zwischen Adhäsinen und Rezeptoren

• Adhäsine: Pili/Fimbrien -> Virulenz

• Rezeptoren: Zucker, (Glyko)Proteine -> Organotropismus (=spezifische Affinität eines Pathogens sich in bestimmten Organen oder Geweben anzusiedeln

Lokalinfektion

Sepsis

Intoxikationen

Lokalinfektion - Erreger verbleibt an Eintrittsstelle  lokale Krankheitssymptome - evt. Toxische Fernwirkungen (Toxine), Sepsis

Sepsis - „Infektionszustände, bei denen von einem Herd aus Bakterien oder Pilzen konstant oder kurzfristig-periodisch in den Blutkreislauf gelangen und metastatische Absiedlungen erzeugen können, wobei die klinischen Folgen das Krankheitsbild beherrschen“ (Höring und Pohle, 1981)

- sept. Herd, sept. Generalisation und sept. Absiedlung

Intoxikationen - Nur Aufnahme des Toxins, nicht des Erregers

Beweglichkeit - aktive Fortbewegung

Enzyme - Lockerung von Bindegewebe

Phagozytoseinduktoren

Verhinderung der Phagozytose

Inaktivierung von Immunitäts-

faktoren

Tarnung des Erregers

Toxinfreisetzung

verhinderte opsonisierung

Meidung des Kontaktes mit Phagozyre

Hemmung der Phygolysosomenfunktion

Auswichen im Zellplasma

resistenz gegen Zerstörung

Superantigene -> hauptsächlich gram-positviive, antigenunabhängige Aktivierung von CD 4+ T-Zellen

andere Entzündungsinduktoren (murein)

Endotoxine (LPS)

• Lipopolysaccharide aus der äußeren Membran der Zellwand

  gram-negativer Bakterien (Lipid A) - unspezifische, gleichartige Wirkung (  Exotoxine) - Absterben der Bakterien, Abgabe von Membranvesikeln - Interaktion von Lipid A mit Rezeptoren auf Immunzellen - Fieber, Aktivierung des Komplementsystems  Entzündung

  - Schock, Multiorganversagen

Exotoxine (meist Proteine)

Endotoxine (Zellwand-bestandteile)

sind krankheitsspezifisch und ursächlich am entsrpecheden Krankheitsbild beteiligt

a) nach dem Zelltyp, für den sie toxisch sind:

• Zytotoxine: Vielzahl von Wirtszellen

• Neurotoxine: Neuronen

• Enterotoxine

b) Nach dem Wirkungsmechanismus

• Membranschädigenden Exotoxine

• Proteinsynthese-hemmende Exotoxine

• Zellfunktionsändernde Exotoxine

sind meist hitzestabil und nucht krankheitsspezifisch

haben systemische Auswirkungen

• Verantworlich für allgemeine Symptome wie Schäwche, Schmerzen und Schock

• Lipopolysaccharid (LPS)-Layer von grammnegativen Bakterien wirkt als exogenes Pyrogen (fieberauslösend)

1. Rubor - Rötung

2. Dolor - Schmerz

3. Calor - Wärme , Fieber

4. Tumor - Schwellung

5. Functio laesa - Verlust der Funktion

Autosterilisation - Erreger wird nach überstandener Infektion völlig eliminiert

Ausscheider - Erreger wird nach überstandener Infektion von einem Herd aus

über einen längeren Zeitraum ausgeschieden

Träger - Trägt Krankheitserreger, ohne Zeichen einer Infektion aufzuweisen - evt. Vorstufe einer Infektion